(57)【要約】  タッピング作業をより安全に且つ効率的に実施することのできるカルシウムカーバイドのタッピングのための遠隔操作システムを提供する。カルシウムカーバイド製造用電気炉（１０１）と、タッピング治具の保持及び開放が可能なタッピングマシン（１０２）（ここで、タッピング治具には、開口工程で使用するための直径が５０〜１００ｍｍのグラファイト棒と、流し取り工程で使用され、電気炉内部に挿入される部分の直径が２０〜８０ｍｍである突きロッドと、口止め工程で使用するための１０００〜４０００ｃｍ3の体積の粘土を収容可能な口止め器とが含まれる。）と、監視カメラ（１０３）と、各タッピングマシン（１０２）を操縦する一台又は複数のマニプレータ（１２１）、及び、モニター（１２０）を有する主タッピング操作室と、を備えたカルシウムカーバイドのタッピングのための遠隔操作システム。
2011114546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
・各開口部の開口面積が２０００〜８０００ｍｍ2である複数のタップ口を有するカルシウムカーバイド製造用電気炉と、
・各タップ口におけるタッピング作業用にそれぞれ設けられ、タッピング治具の保持及び開放が可能なタッピングマシンと、
・タッピング治具と、ここで、タッピング治具には、開口工程で使用するための直径が５０〜１００ｍｍのグラファイト棒と、流し取り工程で使用され、電気炉内部に挿入される部分の直径が２０〜８０ｍｍである突きロッドと、口止め工程で使用するための１０００〜４０００ｃｍ3の体積の粘土を収容可能な口止め器とが含まれ、
・各タップ口を撮像するためにそれぞれ設けられた監視カメラと、
・各タッピングマシンを操縦する一台又は複数のマニプレータ、及び、各監視カメラより撮像された映像を表示するモニターを有する主タッピング操作室と、
を備えたカルシウムカーバイドのタッピングのための遠隔操作システム。
【請求項２】
各タップ口において発生するアーク音を集音するためにそれぞれ設けられた集音器を備え、主タッピング操作室は各集音器により収集したアーク音を伝達するスピーカーを有する請求項１に記載の遠隔操作システム。
【請求項３】
突きロッドが溶接により連結された先端部と根本部を有しており、先端部は電気炉内部に挿入される部分であって電気炉の炉体直径の１／４〜２／３の長さであり、根本部は先端部よりも直径が５〜３０ｍｍ大きい請求項１又は２に記載の遠隔操作システム。
【請求項４】
タッピング治具には口止め工程後にタップ口に付着したカーバイドを除去するための口起し器が更に含まれ、口起し器は突きロッドよりも全体の長さが短く、溶接により連結された先端部と根本部を有しており、先端部は直径が４０〜７０ｍｍであり、長さが０．５ｍ〜２．５ｍであり、根本部は先端部よりも直径が５〜３０ｍｍ大きい請求項１〜３何れか一項に記載の遠隔操作システム。
【請求項５】
カーバイドを流し取る複数の取り鍋と、各鍋を載せる台車と、台車を案内するレールと、台車を走行させるための駆動手段とを備えた取り鍋搬送装置を備え、主タッピング操作室は取り鍋搬送装置の操作手段を有する請求項１〜４何れか一項に記載の遠隔操作システム。
【請求項６】
・各開口部の開口面積が２０００〜８０００ｍｍ2である複数のタップ口を有するカルシウムカーバイド製造用電気炉と、
・各タップ口におけるタッピング作業用にそれぞれ設けられ、タッピング治具の保持及び開放が可能なタッピングマシンと、
・タッピング治具と、ここで、タッピング治具には、開口工程で使用するための直径が５０〜１００ｍｍのグラファイト棒と、流し取り工程で使用され、電気炉内部に挿入される部分の直径が２０〜８０ｍｍである突きロッドと、口止め工程で使用するための１０００〜４０００ｃｍ3の体積の粘土を収容可能な口止め器とが含まれ、
・一つのタップ口を目視でき、当該タップ口において発生するアーク音を直接聞き取れる場所にそれぞれ設置され、タッピングマシンを操縦するマニプレータを有する副タッピング操作室と、
を備えたカルシウムカーバイドのタッピングのための遠隔操作システム。
【請求項７】
突きロッドが溶接により連結された先端部と根本部を有しており、先端部は電気炉内部に挿入される部分であって電気炉の炉体直径の１／４〜２／３の長さであり、根本部は先端部よりも直径が５〜３０ｍｍ大きい請求項６に記載の遠隔操作システム。
【請求項８】
各タップ口において発生するアーク音を集音するためにそれぞれ設けられた集音器を備え、副タッピング操作室は各集音器により収集したアーク音を伝達するスピーカーを有する請求項６又は７に記載の遠隔操作システム。
【請求項９】
タッピング治具には口止め工程後にタップ口に付着したカーバイドを除去するための口起し器が更に含まれ、口起し器は突きロッドよりも全体の長さが短く、溶接により連結された先端部と根本部を有しており、先端部は直径が４０〜７０ｍｍであり、長さが０．５ｍ〜２．５ｍ、根本部は先端部よりも直径が５〜３０ｍｍ大きい請求項６〜８の何れか一項に記載の遠隔操作システム。
【請求項１０】
カーバイドを流し取る複数の取り鍋と、各鍋を載せる台車と、台車を案内するレールと、台車を走行させるための駆動手段とを備えた取り鍋搬送装置を備え、副タッピング操作室は取り鍋搬送装置の操作手段を有する請求項６〜９の何れか一項に記載の遠隔操作システム。
【請求項１１】
各タップ口を撮像するための監視カメラを備え、副タッピング操作室は自己の担当するタップ口に対する監視カメラより撮像された映像を表示するモニターを有する請求項６〜１０の何れか一項に記載の遠隔操作システム。
【請求項１２】
・各開口部の開口面積が２０００〜８０００ｍｍ2である複数のタップ口を有するカルシウムカーバイド製造用電気炉と、
・各タップ口におけるタッピング作業用にそれぞれ設けられ、タッピング治具の保持及び開放が可能なタッピングマシンと、
・タッピング治具と、ここで、タッピング治具には、開口工程で使用するための直径が５０〜１００ｍｍのグラファイト棒と、流し取り工程で使用され、電気炉内部に挿入される部分の直径が２０〜８０ｍｍである突きロッドと、口止め工程で使用するための１０００〜４０００ｃｍ3の体積の粘土を収容可能な口止め器とが含まれ、
・各タップ口を撮像するためにそれぞれ設けられた監視カメラと、
・各タッピングマシンを操縦する一台又は複数のマニプレータ、及び、各監視カメラより撮像された映像を表示するモニターを有する主タッピング操作室と、
・一つのタップ口を目視でき、当該タップ口において発生するアーク音を直接聞き取れる場所にそれぞれ設置され、タッピングマシンを操縦するマニプレータを有する副タッピング操作室と、
を備えたカルシウムカーバイドのタッピングのための遠隔操作システム。
【請求項１３】
各タップ口において発生するアーク音を集音するためにそれぞれ設けられた集音器を備え、主タッピング操作室及び／又は副タッピング操作室は各集音器により収集したアーク音を伝達するスピーカーを有する請求項１２に記載の遠隔操作システム。
【請求項１４】
突きロッドが溶接により連結された先端部と根本部を有しており、先端部は電気炉内部に挿入される部分であって電気炉の炉体直径の１／４〜２／３の長さであり、根本部は先端部よりも直径が５〜３０ｍｍ大きい請求項１２又は１３に記載の遠隔操作システム。
【請求項１５】
タッピング治具には口止め工程後にタップ口に付着したカーバイドを除去するための口起し器が更に含まれ、口起し器は突きロッドよりも全体の長さが短く、溶接により連結された先端部と根本部を有しており、先端部は直径が４０〜７０ｍｍであり、長さが０．５ｍ〜２．５ｍであり、根本部は先端部よりも直径が５〜３０ｍｍ大きい請求項１２〜１４の何れか一項に記載の遠隔操作システム。
【請求項１６】
カーバイドを流し取る複数の取り鍋と、各鍋を載せる台車と、台車を案内するレールと、台車を走行させるための駆動手段とを備えた取り鍋搬送装置を備え、主タッピング操作室及び／又は副タッピング操作室は取り鍋搬送装置の操作手段を有する請求項１２〜１５の何れか一項に記載の遠隔操作システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気炉からカルシウムカーバイドを流し取るためのタッピング作業を遠隔操作によって行うためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
カルシウムカーバイド（ＣａＣ2）は有機合成や肥料の原料として古くから利用されており、生石灰（ＣａＯ）とコークス（Ｃ）とを電気炉中で約２０００℃以上に加熱して反応させることにより製造される。反応式はＣａＯ＋３Ｃ→ＣａＣ2＋ＣＯで表される。【０００３】
電気炉で生成したカルシウムカーバイドはタッピング作業によって電気炉の下部に設けたタップ口より流し取る。タッピング作業は大きく分けて、開口、流し、口止めの三つの工程で構成され、各種のタッピング治具が使用される。図５を参照すると、開口工程では、グラファイト棒を電気炉の下部にあるタップ口（４０１）の奥にある開口部（４０２）に押し当て、アーク放電により高温を発生させて開口部（４０２）を開ける。開口後、流し取り工程において、突きロッドを炉内極下溶融カーバイドプール部に突き刺し、タップ口（４０１）からカーバイドを流し取る。流れ出てきたカーバイドは流し樋（４０３）を通って取り鍋に流し取られる。口止め工程では、団子（４０４）と呼ばれる円柱状の粘土を開口部（４０２）に詰めて開口部（４０２）のカーバイドを冷却し、カーバイドの流出を止める。【０００４】
このタッピング作業は高温付近で危険を伴うとともに重労働を強いることから機械化が進められてきた。【０００５】
例えば、特開昭５１−１４５５００号公報（特許文献１）では、移動可能な台車上に、ある空間内を稼動可能な機構を有するアームを設置し、前記台車上または別の場所に設置された運転台の作業者が位置サーボ機構または位置サーボ機構とバイラテラルサーボ機構を具備するハンドルを操作することによりタッピング作業を行うようにしたことを特徴とするタッピング作業用マニプレータが記載されている。これによれば、作業者の目の機能を十分に生かしたタッピング作業がマニプレータにより行えるとされる。
また、フォースフィードバック機構を設けることで、マニプレータの手先を自らの手先と同じように自由に駆使することが可能となることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５１−１４５５００号公報
【特許文献２】実開昭５１−１５７５１２号公報
【特許文献３】特開平４−２３５８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載されたマニプレータは確かにタッピング作業の機械化に貢献するものであるが、工業的生産のための方策については論じられていない。
また、特許文献１に記載されたマニプレータは、作業者の視覚に依拠するため、未だにタッピング作業を電炉付近で行うことを要求するものである。そのため、約２０００℃の高温物を流し取るタッピング作業の安全性は改善の余地が残されている。
また、電炉一基に対してタップ口を複数設置することがあるが、特許文献１に記載のマニプレータだとタップ口毎の操作しか考慮していないため、複数のタップ口に対して別々のタッピング作業を並行して行うときなどには、運転者間の相互連絡、口別での作業状況を把握する事が困難であり、作業効率を考えた統合的な運転管理をすることができなかった。【０００８】
そこで、本発明は機械化されたタッピング作業を工業的規模で実施することができる遠隔操作システムを提供することを課題の一つとする。
また、本発明はタッピング作業をより安全に実施することができるカルシウムカーバイドのタッピング作業のための遠隔操作システムを提供することを別の課題の一つとする。  また、本発明はタッピング作業をより効率的に実施することができるカルシウムカーバイドのタッピング作業のための遠隔操作システムを提供することを更に別の課題の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は上記課題を解決するために鋭意研究したところ、タップ口及びタッピング治具の大きさを適切に選定することで、機械化したタッピング作業を工業的規模で安全に実施できることが分かった。
また、本発明者は各タップ口の様子を監視カメラで撮像してモニターで映し出すことや、タップ口の開口時に発生するアーク音を集音器で収集してスピーカーで伝達することが安全且つ正確に遠隔操作を行う上で有効であることを見出した。
また、本発明者は各タップ口に対して独立して行っていたタッピングマシンの操作を同一の操作室内で一括管理して行うことが、タッピング作業をより効率的に実施する上で有効であることを見出した。【００１０】
以上の知見を基礎として完成した本発明は第一の側面において、
・各開口部の開口面積が２０００〜８０００ｍｍ2である複数のタップ口を有するカルシウムカーバイド製造用電気炉と、
・各タップ口におけるタッピング作業用にそれぞれ設けられ、タッピング治具の保持及び開放が可能なタッピングマシンと、
・タッピング治具と、ここで、タッピング治具には、開口工程で使用するための直径が５０〜１００ｍｍのグラファイト棒と、流し取り工程で使用され、電気炉内部に挿入される部分の直径が２０〜８０ｍｍである突きロッドと、口止め工程で使用するための１０００〜４０００ｃｍ3の体積の粘土を収容可能な口止め器とが含まれ、
・各タップ口を撮像するためにそれぞれ設けられた監視カメラと、
・各タッピングマシンを操縦する一台又は複数のマニプレータ、及び、各監視カメラより撮像された映像を表示するモニターを有する主タッピング操作室と、
を備えたカルシウムカーバイドのタッピングのための遠隔操作システムである。【００１１】
本発明の第一の側面に係る遠隔操作システムは一実施形態において、各タップ口において発生するアーク音を集音するためにそれぞれ設けられた集音器を備え、主タッピング操作室は各集音器により収集したアーク音を伝達するスピーカーを有する。【００１２】
本発明の第一の側面に係る遠隔操作システムは別の一実施形態において、突きロッドが溶接により連結された先端部と根本部を有しており、先端部は電気炉内部に挿入される部分であって電気炉の炉体直径の１／４〜２／３の長さであり、根本部は先端部よりも直径が５〜３０ｍｍ大きい。【００１３】
本発明の第一の側面に係る遠隔操作システムは別の一実施形態において、タッピング治具には口止め工程後にタップ口に付着したカーバイドを除去するための口起し器が更に含まれ、口起し器は突きロッドよりも全体の長さが短く、溶接により連結された先端部と根本部を有しており、先端部は直径が４０〜７０ｍｍであり、長さが０.５ｍ〜２.５ｍであり、根本部は先端部よりも直径が５〜３０ｍｍ大きい。【００１４】
本発明の第一の側面に係る遠隔操作システムは更に別の一実施形態において、カーバイドを流し取る複数の取り鍋と、各鍋を載せる台車と、台車を案内するレールと、台車を走行させるための駆動手段とを備えた取り鍋搬送装置を備え、主タッピング操作室は取り鍋搬送装置の操作手段を有する。【００１５】
本発明は第二の側面において、
・各開口部の開口面積が２０００〜８０００ｍｍ2である複数のタップ口を有するカルシウムカーバイド製造用電気炉と、
・各タップ口におけるタッピング作業用にそれぞれ設けられ、タッピング治具の保持及び開放が可能なタッピングマシンと、
・タッピング治具と、ここで、タッピング治具には、開口工程で使用するための直径が５０〜１００ｍｍのグラファイト棒と、流し取り工程で使用され、電気炉内部に挿入される部分の直径が２０〜８０ｍｍである突きロッドと、口止め工程で使用するための１０００〜４０００ｃｍ3の体積の粘土を収容可能な口止め器とが含まれ、
・一つのタップ口を目視でき、当該タップ口において発生するアーク音を直接聞き取れる場所にそれぞれ設置され、タッピングマシンを操縦するマニプレータを有する副タッピング操作室と、
を備えたカルシウムカーバイドのタッピングのための遠隔操作システムである。【００１６】
本発明の第二の側面に係る遠隔操作システムは別の一実施形態において、突きロッドが溶接により連結された先端部と根本部を有しており、先端部は電気炉内部に挿入される部分であって電気炉の炉体直径の１／４〜２／３の長さであり、根本部は先端部よりも直径が５〜３０ｍｍ大きい。【００１７】
本発明の第二の側面に係る遠隔操作システムは一実施形態において、各タップ口において発生するアーク音を集音するためにそれぞれ設けられた集音器を備え、副タッピング操作室は各集音器により収集したアーク音を伝達するスピーカーを有する。【００１８】
本発明の第二の側面に係る遠隔操作システムは別の一実施形態において、タッピング治具には口止め工程後にタップ口に付着したカーバイドを除去するための口起し器が更に含まれ、口起し器は突きロッドよりも全体の長さが短く、溶接により連結された先端部と根本部を有しており、先端部は直径が４０〜７０ｍｍであり、長さが０.５ｍ〜２.５ｍであり、根本部は先端部よりも直径が５〜３０ｍｍ大きい。【００１９】
本発明の第二の側面に係る遠隔操作システムは更に別の一実施形態において、カーバイドを流し取る複数の取り鍋と、各鍋を載せる台車と、台車を案内するレールと、台車を走行させるための駆動手段とを備えた取り鍋搬送装置を備え、副タッピング操作室は取り鍋搬送装置の操作手段を有する。【００２０】
本発明の第二の側面に係る遠隔操作システムは更に別の一実施形態において、各タップ口を撮像するための監視カメラを備え、副タッピング操作室は自己の担当するタップ口に対する監視カメラより撮像された映像を表示するモニターを有する。【００２１】
本発明は第三の側面において、
・各開口部の開口面積が２０００〜８０００ｍｍ2である複数のタップ口を有するカルシウムカーバイド製造用電気炉と、
・各タップ口におけるタッピング作業用にそれぞれ設けられ、タッピング治具の保持及び開放が可能なタッピングマシンと、
・タッピング治具と、ここで、タッピング治具には、開口工程で使用するための直径が５０〜１００ｍｍのグラファイト棒と、流し取り工程で使用され、電気炉内部に挿入される部分の直径が２０〜８０ｍｍである突きロッドと、口止め工程で使用するための１０００〜４０００ｃｍ3の体積の粘土を収容可能な口止め器とが含まれ、
・各タップ口を撮像するためにそれぞれ設けられた監視カメラと、
・各タッピングマシンを操縦する一台又は複数のマニプレータ、及び、各監視カメラより撮像された映像を表示するモニターを有する主タッピング操作室と、
・一つのタップ口を目視でき、当該タップ口において発生するアーク音を直接聞き取れる場所にそれぞれ設置され、タッピングマシンを操縦するマニプレータを有する副タッピング操作室と、
を備えたカルシウムカーバイドのタッピングのための遠隔操作システムである。【００２２】
本発明の第三の側面に係る遠隔操作システムは一実施形態において、各タップ口において発生するアーク音を集音するためにそれぞれ設けられた集音器を備え、主タッピング操作室及び／又は副タッピング操作室は各集音器により収集したアーク音を伝達するスピーカーを有する。【００２３】
本発明の第三の側面に係る遠隔操作システムは別の一実施形態において、突きロッドが溶接により連結された先端部と根本部を有しており、先端部は電気炉内部に挿入される部分であって電気炉の炉体直径の１／４〜２／３の長さであり、根本部は先端部よりも直径が５〜３０ｍｍ大きい。【００２４】
本発明の第三の側面に係る遠隔操作システムは別の一実施形態において、タッピング治具には口止め工程後にタップ口に付着したカーバイドを除去するための口起し器が更に含まれ、口起し器は突きロッドよりも全体の長さが短く、溶接により連結された先端部と根本部を有しており、先端部は直径が４０〜７０ｍｍであり、長さが０.５ｍ〜２.５ｍであり、根本部は先端部よりも直径が５〜３０ｍｍ大きい。【００２５】
本発明の第三の側面に係る遠隔操作システムは更に別の一実施形態において、カーバイドを流し取る複数の取り鍋と、各鍋を載せる台車と、台車を案内するレールと、台車を走行させるための駆動手段とを備えた取り鍋搬送装置を備え、主タッピング操作室及び／又は副タッピング操作室は取り鍋搬送装置の操作手段を有する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、タップ口及びタッピング治具の大きさを適切に選定したことで、機械化したタッピング作業を工業的規模で安全に実施できる。
また、各タップ口の様子を監視カメラで撮像してモニターで映し出すことや、タップ口の開口時に発生するアーク音を集音器で収集してスピーカーで伝達することが安全且つ正確に遠隔操作を行うことができる。
各タップ口に対して独立して行っていたタッピングマシンの操作を同一の操作室内で一括管理して行うことで、タッピング作業をより効率的に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る遠隔操作システムの一実施形態に係る概略図を示す。
【図２】タッピングマシンの概略構成図を示す。
【図３】取り鍋搬送装置の全体概略図を示す。
【図４】チャッキング装置のチャッキング機構を示す。
【図５】電気炉のタップ口付近の概略図を示す。
【図６】電気炉と副タッピング操作室の位置関係を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に、本発明に係るカルシウムカーバイドのタッピングのための遠隔操作システムの一実施形態について、図１〜図３を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る遠隔操作システムの模式図であり、カルシウムカーバイド製造用電気炉（１０１）と、タッピング作業用にそれぞれ設けられたタッピングマシン（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ）と、各タップ口を撮像するためにそれぞれ設けられた監視カメラ（１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ）と、各タップ口において発生するアーク音を集音するためにそれぞれ設けられた集音器（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）とを備える。本実施形態に係る遠隔操作システムは更に、電気炉（１０１）とは離れた場所（一般には各タップ口が直接目で確認できない）にあり主タッピング操作室（１０５）、及び各タップ口が直接目で確認できる場所にある三つの副タッピング操作室（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）を備える。本実施形態に係る遠隔操作システムは更に、タップ口から流し取ったカーバイドを収容した取り鍋を連続的に運搬する取り鍋搬送装置（２００）を備える。
【００２９】
１．カルシウムカーバイド製造用電気炉
カルシウムカーバイド製造用電気炉（１０１）は略円筒形状であり、高温に耐えられるようにカーボン質及び耐熱煉瓦で構成されている。炉内には３本の電極が縦方向に上から挿入されている。３本の電極は、電気炉の中心に対して同心円状に１２０°ずつ離れて等間隔で配列されている。電気炉下部の中心から各電極に向かう径方向の直線と電気炉の外壁が交わる箇所にはタップ口（１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ）が設けられている。各電極の下方では、生石灰とコークスが約２０００℃の高温で反応してカーバイドが生成する。タッピング作業によって、タップ口（１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ）から溶融カーバイドが流れ出る。タップ口から流出してきた溶融カーバイドは取り鍋（２０１）に収容される。
【００３０】
２．タッピングマシン
図２を参照しながら、タッピングマシンの動作について説明する。タッピングマシン（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ）は、レール（１０８）上を移動可能な台車（１０９）と、台車（１０９）上に搭載された可動アーム（１１０）と、アーム（１１０）の先端に着脱自在に取り付けられたタッピング治具（１１１）から主として構成される。台車（１０９）は、油圧モータやギヤーモータなどの駆動装置によって駆動する４個の車輪（１１２）によってレール（１０８）上を前後方向に走行できるようになっている。台車にはクランプ式の固定式油圧ブレーキ（図示せず）が備わっている。
【００３１】
アーム（１１０）は軸線方向（前後方向）運動、水平旋回運動、及び垂直旋回運動を行うことができ、これらの運動は個別に又は同時に行うことができる。
これらの運動は特許文献１に記載された通りの方法でも行わせることができ、詳述はしないが、以下に一例を説明する。
アーム（１１０）の軸線方向運動は、アームを上下から挟む２対のガイドロール（１１３）により方向付けられ、駆動装置による回転運動をギヤを介してアーム（１１０）に伝達することで行う。駆動装置は主タッピング操作室（１０５）又は副タッピング操作室（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）からの電気信号に基づいて作動する。
アーム（１１０）の水平旋回運動は、アーム（１１０）を支持するフレーム（１１４）の内側に設置され、回転自在に軸受けされた垂直回転軸（図示せず）の回転運動に連動して行われる。駆動装置よる回転運動がギヤを介して垂直回転軸に伝達され、垂直回転軸が回転運動を行う。駆動装置は主タッピング操作室（１０５）又は副タッピング操作室（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）からの電気信号に基づいて作動する。
アーム（１１０）の垂直旋回運動は、油圧シリンダー（１１５）による上下方向の運動に連動して、ピンジョイント（１１６）を中心軸として行われる。油圧シリンダー（１１５）は主タッピング操作室（１０５）又は副タッピング操作室（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）からの電気信号に基づいて作動する。
【００３２】
アーム（１１０）は中空の円筒状になっており、その内部にアーム心棒（１１７）が回転自在に収容されている。アーム（１１０）は、前後用油圧モータ（１１８）により軸線方向に移動することができる。アーム心棒（１１７）の後部に配置されたギヤは油圧ロータリーアクチュエータ（１２０）に連結されており、油圧ロータリーアクチュエータが作動することでアーム心棒（１１７）は回転することができる。前後用油圧モータ（１１８）及び油圧ロータリーアクチュエータ（１２０）は主タッピング操作室（１０５）又は副タッピング操作室（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）からの電気信号に基づいて作動する。
【００３３】
タッピング作業は、作業の段階に応じて、タッピング開始時にタップ口奥に電気アークを発生させるためのグラファイト棒、流し取り最中にタッピングを促進したりカーバイドの流し取り量を調整したりするための突きロッド、及びタッピング終了時にカーバイドの流出を止めるための粘土をタップ口に詰める（先端が筒状の）口止め器といった複数のタッピング治具（１１１）が必要となる。そこで、アーム心棒（１１７）の先端には治具のチャッキング装置（１１９）が装着されており、クランプ用油圧シリンダー（１２１）の軸方向における動きに応じて、爪（グリッパー）（３０１）が支点（３０２）を中心にして開閉することで、チャッキング装置（１１９）は治具を掴んだり離したりすることができる（図４参照）。このため、タッピング治具の交換もマニプレータを通じて可能である。タッピング治具を把持した状態でアーム心棒（１１７）の軸線を中心にして回転させることで、タッピング治具を回転させることができる。チャッキング装置（１１９）は主タッピング操作室（１０５）又は副タッピング操作室（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）からの電気信号に基づいて作動する。
【００３４】
タッピング治具の好適な仕様について以下に説明する。
【００３５】
グラファイト棒は一般に細長い円柱状である。直径が大きすぎると所定の位置に開口しづらく、また、開口部が大きくなり、タッピング作業を終了するときの口止めが困難となり、危険である。また、開口部が大きすぎると開口部に空気が吸い込まれることで、生成カーバイドの分解を促進したり、また、耐熱煉瓦の損傷に繋がる。一方で、直径が小さすぎると強度が不十分となるので、耐久性が低下して折れやすくなる。また、タップ口が小さすぎるとカーバイドの流し取りが困難にもなる。
そこで、グラファイト棒の好適な直径は５０〜１００ｍｍであり、好ましくは７０〜９０ｍｍである。グラファイト棒が円柱状でない場合は、グラファイト棒の断面積を根本から先端まで等間隔に１０箇所測定して平均値を算出し、これと同一面積をもつ円の直径をグラファイト棒の直径とする。
このような直径をもつグラファイト棒で開口された開口部は２０００〜８０００ｍｍ2、典型的には４０００〜６０００ｍｍ2の断面積をもち、この程度の大きさの開口部とすることにより、タッピング作業が工業的にカーバイドを量産可能なレベルで安全に行える。
【００３６】
次に、突きロッドの仕様について説明する。突きロッドは、先端が電気炉内の電極下方で成長するカーバイドプールまで到達させることができるように電気炉の径に対して十分な長さが必要である。ただし、長すぎると今度は操作がしづらく、更に、アーム（１１０）、アーム心棒（１１７）、チャッキング装置（１１９）の破損を考慮する必要がある。例えば、外径８〜１０ｍ程度の電気炉であれば、４〜７ｍとすることができ、好ましくは４〜５ｍとすることができる。
【００３７】
また、突きロッドは特にその先端が電気炉内の高温部に晒されるため溶損しやすいことから、溶損し易い先端部だけを交換できるようにしておくのがコスト低減の観点で好ましい。そこで、ロッドの先端部と根本部を溶接により連結し、先端部が溶損した場合には先端部のみを交換できるようにする。
【００３８】
交換する先端部の長さは短い方がコスト低減効果は得られるものの、突きロッドの先端が電気炉内の電極下方で成長するカーバイドプールまで到達させることを考慮すると、電気炉内部に挿入される部分の長さは電気炉の炉体直径の１／４〜２／３の長さが好ましく、１／３〜２／３の長さがより好ましく、２／５〜３／５の長さが更により好ましいことから、交換されるべき先端部の長さは、この長さに合致させることが好適である。電気炉の炉体直径とは、タップ口の入口から電気炉の中心までの長さの２倍を指し、タップ口毎に測定される。
【００３９】
突きロッドのうち電気炉内部に挿入される部分の直径は、大きすぎるとタップ口が必要以上に大きくなり、場合によりタップ口の崩壊を招く危険がある。また、グラファイト開口部での作業性悪化と重量増となる。一方で、直径が小さすぎると熱に弱く長時間使用できず、強度が低下し、十分な機能を発揮できない。そこで、電気炉内部に挿入される部分の好適な直径は２０〜８０ｍｍであり、より好ましくは５０〜６０ｍｍである。これに対して、強度を確保する観点から突きロッド根本部の直径は先端部よりも大きくするが、先端部との差が小さすぎると根本部の寿命が短くなる一方で、差が大きすぎると根本部の重量増加によるマニプレータ機器の損傷を招く。そこで、突きロッド先端部の直径に対して例えば５〜３０ｍｍ、好ましくは１０〜２０ｍｍ程度大きくする。
突きロッドが円柱状でない場合は、突きロッドの根本部及び先端部それぞれの径は、断面積をそれぞれ根本から先端まで等間隔に１０箇所測定して平均値を測定し、これと同一面積をもつ円の直径を突きロッドの根本部及び先端部それぞれの径とする。
【００４０】
突きロッドの材質は強度確保の観点から金属製とするのが好ましく、例えば炭素鋼、合金鋼を使用することができる。突きロッドの材質は根本部及び先端部で同じでもよく又は異なっていてもよいが、溶接性、熱膨張性を合わせる為にも同一にするのが好ましい。
【００４１】
次に、口止め器の仕様について説明する。タップ口に詰める粘土の量は、タップ口の大きさに応じて適宜設定すればよいが、２０００〜８０００ｍｍ2、典型的には４０００〜６０００ｍｍ2の断面積をもつタップ口の場合、１０００〜４０００cｍ3、典型的には２０００〜３０００cｍ3とする。口止め器は根本のロッド部と先端の筒状部で構成される。筒状部はロッド部に対して軸線方向に一定範囲を移動自在に取り付けられており、ロッド部の先端は円盤状になっている。従って、筒上部の内部に装填された粘土は、シリンジ式に押し出される（例えば実開昭５１−１５７５１２号公報参照）。
筒状部は内径８０〜１３０ｍｍ、高さ３００〜９００ｍｍ、典型的には内径９０〜１２０ｍｍ、高さ５００〜７００ｍｍとすることができる。
【００４２】
上記のタッピング治具の他に、口止め工程後にタップ口に付着したカーバイドを除去するための棒状（一般には円柱状）の口起し器を使用することもできる。口起し器は一般に材質は強度確保の観点から金属製とするのが好ましく、例えば炭素鋼、合金鋼を使用することができる。また、口起こし工程は、流し取り工程よりも繊細な操作が必要になるため、タッピングマシンによる口起し器の操作性を高めるべく、口起こし器の長さは突きロッドよりも全体の長さを短くするのが好ましい。ただし、短すぎると今度はタッピングマシンを必要以上に高温の電気炉に近づけなければならず、タッピングマシンの故障の原因となる。そこで、例えば、突きロッドに比べて５０〜７０％程度の長さとする。
【００４３】
また、口起し器も、突きロッドほどではないが、高温の溶融カーバイドに触れることから先端が痛む。そこで、口起し器は先端部分のみが交換できるように、根本部と先端部を溶接で連結した構造とするのがコスト低減の観点で好ましい。先端部は操作性、耐久性の理由から、直径を４０〜７０ｍｍとするのが好ましく、５５〜６５ｍｍとするのがより好ましい。これに対して、強度を確保する観点から口起し器の根本部の直径は先端部よりも大きくするが、先端部との差が小さすぎると根本部の寿命が短くなる一方で、差が大きすぎると根本部の重量増加によるマニプレータ機器の損傷を招く。そこで、口起し器先端部の直径に対して例えば５〜３０ｍｍ、好ましくは１０〜２０ｍｍ程度大きくする。
【００４４】
口起し器先端部の長さは短い方がコスト低減効果は得られるものの、タップ口奥の開口部付近まで届く必要があることから一定の長さは必要である。経験上、損傷しやすい部分は高温のタップ口の入口からその奥にある開口部までの長さに概ね等しいことから、先端部の長さもこれに合わせるのが便宜である。そこで、口起し器の先端部の好ましい長さは０.５ｍ〜２.５ｍであり、１〜２ｍがより好ましい。
【００４５】
３．監視カメラ
監視カメラ（１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ）は、各タップ口（１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ）を撮像し、映像を主タッピング操作室（１０５）のモニター（１３０ａ、１３０ｂ）に送る。副タッピング操作室（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）に映像を送ることもできる。監視カメラは各タップ口に１台としてもよいが、複数の角度から撮影してタップ口の様子をより正確に把握するために複数台設けることもできる。監視カメラ（１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ）は電気炉付近の高温に晒されるため、ウォータージャケットにより冷却することが望ましい。
【００４６】
４．集音器
集音器（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）は、タッピング開始時の電気アーク音を主タッピング操作室（１０５）に送り届けることを主目的とする。副タッピング操作室（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）にアーク音を送ることもできる。タッピング作業を電気炉から離れた別室で遠隔操作により行う上では、監視カメラから送られる映像をモニターで確認することはもちろん重要であるが、タップ口で発生するアーク音も主タッピング操作室（１０５）に送り届けることで、タッピングマシンを操縦する作業者は開口作業をより正確に且つ迅速に行うことができるようになる。また、タップ口近傍の鉄壁、樋などの金属等との接触を避ける為や、カーバイドを介したアーク部と金属等と接触しているアーク部を区別する為にも有効である。
【００４７】
集音器（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）は、周囲の雑音を拾わないように、円錐型又はパラボラ型のような反射器をタップ口に向け、焦点部にマイクロフォンを設置するのが望ましい。アーク音を拾うためには、マイクロフォンは無指向性のものより、正面に対して感度がよい指向性のものが好ましい。集音器（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）の設置場所は、アーク音を拾うという観点からはできるだけタップ口に近い方がよいが、あまり近づきすぎると熱や粉じんで故障しやすくなる。そこで、タップ口からの距離が２〜１５ｍ、典型的には４〜１０ｍとなる場所に設置するのがよい。
【００４８】
５．取り鍋搬送装置
図３は取り鍋搬送装置（２００）の全体概略図である。取り鍋搬送装置（２００）は、カーバイドを収容する複数の取り鍋（２０１、図１参照）と、各取り鍋を載せる台車（図示せず）と、台車を案内するレール（２０２）と、油圧モータなどの駆動装置（２０３）によって軌道に沿って駆動されるアンカーチェーン（２０４）を備える。アンカーチェーン（２０４）と各台車は連結部材を介して連結されており、アンカーチェーンの動きに連動して台車が動くようになっている。台車は前後の台車と直列に連結されており、閉鎖ループを構成する。駆動装置は主タッピング操作室（１０５）又は副タッピング操作室（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）からの電気信号に基づいて作動する。
【００４９】
取り鍋の搬送方式としては、アンカーチェーン方式に限定されず、公知の搬送方式を採用することができる。例えば、先頭の台車をワイヤーに連結し、ウインチを利用して牽引する方式とすることもできる。
【００５０】
図１を参照すると、電気炉（１０１）のタップ口（１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ）から流れ出た溶融カーバイドは、樋を通って取り鍋（２０１）に流し取る。取り鍋は台車に載ってレール上を搬送され、溶融カーバイドを冷却、固化するために必要に応じて冷却室を通過する。その後、取り鍋は所定の場所で傾斜したレール上を走行することで自動傾転し、固化したカーバイドを排出することができる。自動傾転の方法については特開平４−２３５８０８号公報を参考にすることができる。また、カーバイドの入った取り鍋が底の深い容器である場合（例：２０ｃｍを超える深さ）は溶融カーバイドの冷却時間が長くなり、レール上で冷却が終了しない。そこで、深い取り鍋の場合は所定の場所に移動してきたときに、取り鍋を天井クレーンで吊り上げて台車から取り外す一方で、空の取り鍋を台車に載せることで取り鍋を交換するとよい。台車から取り外された取り鍋内のカーバイドは所定の冷却場（２０５）で冷却する。
【００５１】
６．主タッピング操作室
主タッピング操作室（１０５）は、電気炉（１０１）とは離れた（例えば、電気炉の中心から平面距離で１０ｍ以上離れた、典型的には、１０〜５０ｍ）安全な場所に設置される。主タッピング操作室（１０５）には、各タッピングマシン（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ）を遠隔で操縦するマニプレータ（１３１ａ、１３１ｂ）、各監視カメラより撮像された映像を表示するモニター（１３０ａ、１３０ｂ）、各集音器により収集したアーク音を伝達するスピーカー（１３２ａ、１３２ｂ）が備わっている。
【００５２】
各マニプレータはタッピングマシンの切り替え機能を有しており、いずれのタッピングマシン（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ）を遠隔操作することも可能である。そのため、１台のマニプレータで３台すべてのタッピングマシンを操作することも可能であるが、マニプレータが複数台あれば複数のタップ口に対する同時操作（流し取り作業と開口準備作業、又は、流し取り後処理など）が可能となるので、本実施形態ではマニプレータ、監視モニター、集音装置を２台ずつ設置している。更に、マニプレータ、監視モニター、集音装置を３台ずつ設置することで３口を同時に操作することも可能である。
【００５３】
主タッピング操作室の操作者はタップ口を直視することなく、モニターを見ながらタッピングマシンを操作することになる。各タップ口の様子がモニターを通じて同一の部屋内で確認できるので、各タップ口の状況を一括して管理することで、別口の作業状況やタッピングを行っていない口からカーバイドや副生品等が流出していないか監視ができ、トラブルの早期発見が可能となる。また、異なるタップ口を担当する作業者同士が相互にタップ口の状況を伝達することも容易となる。一つのタップ口に対して複数の監視カメラを設置することで、タップ口を複数の角度から確認できるため、目視では確認できないようなタップ口の状況も容易に把握することができるようになる。そのため、タッピング作業をより正確に安全に行うことできる。
更に、タップ口を直視して遠隔操作する必要がない為、主タッピング操作室（１０５）で遠隔操縦するマニプレータ（１３１ａ、１３１ｂ）の切替操作が可能な為、従来、タップ口管理が１人／口であった作業が、２人／３口で管理することが可能となり、作業効率が向上する。
【００５４】
また、スピーカーを通じてアーク音を聞き取ることができるため、遠隔操作による開口作業が円滑且つ正確に行えるというメリットがある。
【００５５】
マニプレータ（１３１ａ、１３１ｂ）は、台車（１０９）の前後進及びブレーキ操作を行うためのフットペダルを備える。フットペダルの動きに応じた電気信号によって台車の駆動装置及びブレーキを制御する。
また、マニプレータ（１３１ａ、１３１ｂ）はアーム（１１０）の前後方向運動、水平旋回運動、及び垂直旋回運動を行うための操作レバーを備える。アーム（１１０）の操作は公知のサーボ機構又はバイラテラルサーボ機構により行うことができる。操作レバーは、操作者がタッピングマシンを操作しやすいように、アームの前後方向、水平旋回及び垂直旋回と同じ自由度をもつように構成するのが好ましい。レバーの動きによりポテンショメータを回転させ、アーム動作の指令を出す。同様に、チャッキング装置の動作やアーム心棒の回転の操作も公知のサーボ機構又はバイラテラルサーボ機構を利用して操作することができる。
【００５６】
主タッピング操作室は、各油圧ポンプの起動停止、油温度の設定装置を操作するための操作盤を備えることができる。
【００５７】
主タッピング操作室には、更に、角度センサーや位置センサーを用いて得られる各タッピングマシンの台車の位置、アームの前後方向の位置、水平旋回の角度、垂直旋回の角度、爪（グリッパー）の開閉状況を伝達するモニターを設けることもできる。
【００５８】
本実施形態においては、主タッピング操作室から取り鍋搬送装置の操作を行うことができるように、取り鍋搬送装置の操作スイッチを設けることができる。取り鍋搬送装置の操作レバーをタッピングマシンの操作スイッチの近傍に設置することもできる。従来はタッピングマシンと取り鍋搬送装置の操作が独立していた為、タッピングする作業者と鍋を搬送する作業者が別々に必要であったが、タッピング操作と鍋搬送操作を同一の作業者が実施する事で省力化（鍋を搬送する作業者を減らす事が可能となった）や搬送タイミングのズレによる操作ミスや製品流出の低減等のトラブル防止が可能となる。
特に不意にタップ口が破れ、緊急を要するトラブルが発生した場合でもモニターで監視でき迅速に空の鍋を該当タップ口に移動させ、かつ、タップ口の口止め作業を迅速に行うことが可能である。
【００５９】
７．副タッピング操作室
通常操業時は主タッピング操作室（１０５）のみで十分であるが、何らかのトラブルが起きたときやカーバイド製造のスタートアップ時に、電気炉（１０１）の近くで直接タップ口の様子を目視しながら、また、アーク音を直接聞きながら、タッピング作業を実施できるようにしておく事が好ましい。カーバイド操業が不安定である時、タッピングによる開口作業において細かな開口位置の変更操作が可能となる。そこで、副タッピング操作室（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）を電気炉（１０１）の近傍であって、各タップ口が直接目で確認できる場所にそれぞれ補助的に設置している。主タッピング操作室（１０５）を設けずに副タッピング操作室（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）のみを設けることも可能である。
【００６０】
このため、副タッピング操作室は、一つのタップ口を目視でき、当該タップ口において発生するアーク音を直接聞き取れる場所に設置される。これは典型的には、タップ口からの操作室のオペレータまでの距離Ｄが３０ｍ以内であり、好ましくは１５ｍ以内である（図６参照）。ただし、あまり近づきすぎると安全性の問題があることから、５ｍ以上離れていることが好ましく、１０ｍ以上離れているのがより好ましい。
また、典型的には、電気炉の中心からタップ口に向かって延ばした直線と、タップ口から副タッピング操作室に延ばした直線のなす角度αが０〜８０°以内であり、好ましくは５〜４５°以内、更に好ましくは、１０〜３０°以内である。図６では、角度αは電気炉の中心からタップ口に向かって延ばした直線に対して右側に開いているが、左側に開いていてもよいことは自明である。
【００６１】
副タッピング操作室（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）からのタッピング作業は、タップ口を映し出すモニター及びアーク音を伝えるスピーカーが不要である他は、主タッピング操作室（１０５）での操作と同様に、マニプレータを用いて対応するタッピングマシンを操作する。取り鍋搬送装置の操作レバーを有することもできる。
【００６２】
必要に応じて副タッピング操作室（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）においても、モニターやスピーカーを設置することができる。目視では確認しにくい角度からタッピング口の状態を確認したり、アーク音を正確に聞き取ったりすることができるからである。
【００６３】
以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明してきたが、本発明はこれらの実施形態に限られるものではなく、種々のバリエーションが可能である。例えば、タッピングマシンや取り鍋搬送装置の操作手段としては、本発明の実施形態において特定の操作手段を挙げたが、ボタン、スイッチ、ハンドル、フットペダル及びレバー等の操作手段は操作内容に応じて操作しやすい手段を適宜選択して使用すればよい。
【符号の説明】
【００６４】
１０１  カルシウムカーバイド製造用電気炉
１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ  タッピングマシン
１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ  監視カメラ
１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ  集音器
１０５  主タッピング操作室
１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ  副タッピング操作室
１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ  タップ口
１２０  油圧ロータリーアクチュエータ
１２１  クランプ用油圧シリンダー
１３０ａ、１３０ｂ  モニター
１３１ａ、１３１ｂ  マニプレータ
１３２ａ、１３２ｂ  スピーカー
２００  取り鍋搬送装置
３０１  グリッパー
３０２  支点
４０１  タップ口
４０２  開口部
４０３  流し樋
４０４  団子
【図１】
2011114546.tif 000003
【図２】
2011114546.tif 000004
【図３】
2011114546.tif 000005
【図４】
2011114546.tif 000006
【図５】
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【図６】
2011114546.tif 000008
【国際調査報告】
2011114546.tif 000009
2011114546.tif 000010
2011114546.tif 000011
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